Asbestisementtiputkia käytettiin laajalti 1900-luvun puolivälissä juomaveden jakelujärjestelmissä erityisesti Yhdysvaltojen länsiosissa. Krysotiili-instituutti arvioi AC-putkien käyttöiäksi 70 vuotta, mutta todellinen käyttöikä riippuu suurelta osin putken kunnosta ja työympäristöstä. Koska tuhannet kilometrit AC-putkia, joita on asennettu jakelujärjestelmiin Yhdysvalloissa, lähestyvät käyttöikänsä loppua, AC-putkien kunto on arvioitava ja niiden korvaaminen on suunniteltava strategisesti tulevan vuosikymmenen aikana.
Ajan myötä vaihtovirtalämpöputkissa tapahtuu asteittaista hajoamista korroosion muodossa (ts. sisäinen kalsiumin huuhtoutuminen johtuen kuljetettavasta vedestä ja/tai ulkoinen huuhtoutuminen johtuen pohjavedestä). Tällainen huuhtoutuminen johtaa tehokkaan poikkileikkauksen pienenemiseen, mikä johtaa putken pehmenemiseen ja mekaanisen lujuuden heikkenemiseen. Näin ollen vedenjakelujärjestelmän ikääntyessä vaihtovirtavesiputkien vikojen määrä kasvaa ajan myötä. Näiden riskien vuoksi vaihtovirtavesiputkien kunnon arviointi on välttämätöntä jäljellä olevan käyttöiän määrittämiseksi ja sopivan, ennakoivan korvaussuunnitelman laatimiseksi jakelujärjestelmälle.
Exponentin insinöörit ja tutkijat avustavat vesilaitoksia strategisten ja kustannustehokkaiden vaihtovirtalämpöputkien vaihtosuunnitelmien kehittämisessä, jotka on räätälöity jakelujärjestelmän yksittäisten haasteiden mukaan.
Kuntoarviointi- ja ennakoivan korvaamisen suunnitteluprosessi koostuu seuraavista vaiheista:
1. Järjestelmätietojen kerääminen
- Yleisimpien vaihtovirtavesiputkien vikamekanismien tunnistaminen (palkin vikaantuminen, paineen alainen puhkeaminen, liitosvika jne.)
- Historiallisten vaihtovirtavesiputkien vuototietojen analyysi maantieteellisen sijainnin suhteen jakelujärjestelmässä käyttäen paikkatietojärjestelmää (GIS)
- Vaihtovirtavesiputkien vikaantumisalttiuteen vaikuttavien tekijöiden tunnistaminen, joihin voivat kuulua:
- Putken ikä
- Putken halkaisija
- Putkiluokka
- Putken valmistaja
- Sisäisen/ulkoisen veden kemia
- Sisäisen veden laatu
- Sisäinen vesi paine
- Pohjaveden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Pohjaveden pinnankorkeus
- Pohjavesipinnan korkeus
- Pohjavesipinnan korkeus
- Pohjavesipinnan korkeus
- Ilmasto
2. Järjestelmän laajuinen näytteenotto, kunnon arviointi ja laboratoriotestaus
- Jälkilujuuden testaus:
- Murskauslujuuskoe (ASTM C 500)
- Hydrostaattinen painekoe (ASTM C 500)
- Murtolujuuskoe (ASTM C 500)
- Halkaisuvetolujuus. (ASTM C 496)
- Hajoamissyvyyden arviointi
- Kalsiumin huuhtoutumissyvyyden määrittäminen
- Pyyhkäisyelektronimikroskooppi
- Energiadispersiivinen röntgenkuvaus
- Petrografinen tutkimus (ASTM C 856)
- Matriisin kovuuskoe
- O-renkaan kunnon
- Puristuslujuuskoe (ASTM D 395)
- Kovuuskoe (ASTM D 1415)
- Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopia (FTIR)
3. Käyttöiän ennustemallin kehittäminen
Historiallisten vuototietojen laadusta, jakelujärjestelmän koosta ja laboratoriotestejä varten kerättyjen näytteiden määrästä riippuen voidaan kehittää seuraavantyyppisiä käyttöiän ennustemalleja:
- Historialliseen vuotonopeuteen perustuva malli:
- Vuotonopeusmalli, joka perustuu vaikuttaviin tekijöihin (tunnistettu kohdassa 1)
- Jäljellä oleva käyttöikä, joka määritetään hyväksyttävän vuotonopeuden kynnysarvon perusteella
- Putken hajoamisen/jäännöslujuuden malli:
- Malli, joka ennustaa putken hajoamisnopeuden ja/tai lujuuden menetyksen perustuen laboratoriotesteihin, putken ominaisuuksiin ja käyttöympäristön ominaisuuksiin
- Vikaantumiskynnys hajoamissyvyys/jäännöslujuus, joka on saatu vikaantuneista putkinäytteistä
- Jäännöskäyttöikä perustuu hajoamisnopeuden/jäännöslujuuden menettämisen ennusteeseen vikaantumiskynnysarvoon asti
4. Yleisen korvaussuunnitelman kehittäminen
- Perustuu koko järjestelmän jäljellä olevan käyttöiän ennustemalliin
- Sisältää hydrauliset, toiminnalliset ja taloudelliset näkökohdat, kriittiset asiakkaat, seismisen riskin, optimaalisen toteuttamiskelpoisen korvauspituuden ja muut tekijät.
Lue lisää Lue vähemmän